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"Gelände gängige s Fahrzeug" Die Erfindung bezieht sich auf ein geländegängiges
Fahrzeug, welches also in der Lage ist, unabhängig von Art und Beschaffenheit des
Geländes seinen Fahrzeugrahmen in einer vorgesehenen Lage, in aller Regel in waagerechter
Lage, zu stabilisieren.
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Dies läßt sich mit einer entsprechend ausgebildeten Radaufhängung
erreichen, die über zwischengeschaltete Steuermittel durch ein auf Lageänderungen
reagierendes Stellglied gesteuert werden. Hierbei ist besonders wichtig, daß Querneigungen
des Fahrzeugrahmens ausgeglichen werden können, z. B. dann, wenn das Fahrzeug an
Hängen eingesetzt ist, oder größere Hindernisse auf ebenem Boden, die jedoch nur
auf eine Fahrzeugseite wirken, überfährt.
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Es sind schon eine Vielzahl solcher Einrichtungen bekannt, die in
zwei Klassen eingeteilt werden können. Bei der einen Klasse handelt es sich um Ausgleichsvorrichtungen,
die von einer unebenen Fahrbahn herrührende Stöße aufnehmen sollen und in aller
Regel parallel zur Federung der Fahrzeuge angeordnet sind. Diese Vorrichtungen haben
nur kurze Wege zu beschreiben und sind zur Lösung der der vorliegenden
Erfindung
zugrunde liegenden Aufgabe nicht geeignet.
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Die andere Klasse umfaßt Systeme, die mit Meß- und Stellgliedern
ausgerüstet sind, die auf auftretende Neigungen des Fahrzeugrahmens reagieren, wobei
der Einfluss von Beschleunigungen auf das Meßglied weitgehend ausgeschaltet ist.
Alle bekannten derartigen Einrichtungen, soweit sie mechanischer Natur sind, sind
jedoch unverhältnismässig große Gebilde. Elektrische und hydraulische Lösungen haben
zwar keinen so großen Raumbedarf, sind aber entsprechenteuerer in der Herstellung
und empfindlicher im Einsatz und der Wartung. Bei bestimmten bekannten Ausbildungsformen,
deren Wirkungsweise durch einen eingebauten Kreisel bestimmt ist, ist auch keine
genügende Langzeit-Konstanz gegeben.
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Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugr-unde, ein geländegängiges
Fahrzeug so auszubilden, daß es mit rein mechanischen Stellmitteln den einzeln aufgehängten
Rädern große vertikale Bewegungen ermöglicht, so daß es praktisch ohne Einschränkung
auch große Geländeunebenheiten überwinden kann ohne daß der Fahrzeugrahmen eine
Seitenneigung aufweist.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein geländegängiges
Fahrzeug, dessen an Schwingen einzeln aufgehängte Räder durch eine reine Zahnrad-
und Differentialanordnung entsprechend den gegebenen Geländeverhältnis sen ge geneinander
verstellbar sind.
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Als Stellglied dient eine runde, in ihrem Mittelpunkt drehbar und
quer zur Fahrtrichtung aufgehängte Scheibe, die an zwei Punkten exzentrisch zum
einen mit einem Pendel und zum anderen mit der mechanischen Verstellvotrichtung
für die einzelnen Räder verbunden ist.
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Zwischen dem Stellglied und der- mechanischen Verstellvorrichtung
ist vorteilhafterweise ein Hydraulikverstärker für die Steuerbewegungen des Stellgliedes
vorgesehen, wobei diese weiter auf die mechanische Verstellvorrichtung übertragen
werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch dieselbe
erzielten -Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in den
beigefügten Zeichnungen rein schematisch und beispielsweise dargestellten Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes.
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Fig. 1 zeigt die erfindungswesentlichen Fahrzeugteile in der Stirnansicht,
in Fig. 2 sind dieselben in Seitenansicht wiedergegeben, - Fig.-- -3 ist das Stellglied,
Fig. 4 ist ein Schema des Hydrasilikverstärkers, Fig, 5 zeigt schließlich in schaubildlicher
Darstellung ein Beispiel eines erfindungsgemäss ausgerüsteten ge-;Iändegängigen
Fahrzeuges.
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An Schwingen 1, die in Lagerstellen 2 schwenkbar im nichtdargestellten
Fahrzeugrahmen gelagert sind, sind einzeln die Räder 3, 4, 5 und 6 aufgehängt. Um
die Schwenkpunkte beschreiben also die Radmittelpunkte bei Geländefahrt kreisbogenförmige
Bewegungen.
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Die Lenkung des Fahrzeuges kann z. B. durch Knicken des vorderen
Teiles des Fahrzeugrahmens gegenüber dem hinteren Teil des Fahrzeugrahmens (sogenannte
Knicklenkung) erfolgen.
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Mit jeder der Schwingen 1 ist ein Tellerzahnrad 7 starr verbunden,
das mit einem für je zwei Räder gemeinsamen Tellerrad 8 kämmt. Durch diese Anordnung
bewegen sich je zwei achsgleiche Råder 3 und 4 bzw. 5 und 6 gegensinnig zueinander,
d. ., werin der Mittelpunkt z. B. des Rades 3 um einen bestimmten Betrag unterhalb
der Achse des ihm zugeordneten Schwingenlagers 2 ist, befindet sich~der Radmittelpunkt
des Rades 4 um den gleichen Betrag oberhalb der wachse des Lagers 2.
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Da der Fahrzeugrahmen durch die nachstehend noch näher zu beschreibende
Steuerung immer waagerecht gehalten wird, sind die Raddrücke der Räder 3 und 4 bzw.
5 und 6, also der jeweils achsgleichen Räder, auf dem Boden immer gleich. Die auf
die Kegelräder 7 wirkenden Kräfte. entsprechen einander und werden durch das gemeinsame
Kegelrad 4 ausgeglichen. Die von den Rädern her auf das System ausgeübten Kräfte
bleiben also innerhalb des vorstehend beschriebenen Teilsystems und werden nicht
zu auf den übrigen Steuerungsmechanismus übertragen.
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Die Kegelräder 4, sowohl der hinteren als auch der vorderen Achse,
kämmen mit je einem Kegelritzel 9 bzw. lb, die über Wellen H bzw. 12 mit einem Differentialgetriebe
13 in Verbindung stehen.
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Bei stillstehendem Differentialgehäusek14 bewegen- sich zwangsläufig
alle nebeneinander und hintereinander liegenden Räder-jeweils -gegensinnig zueinander,
diagonal gegenüberliegende Räder bewegen sich gleichsinnig zueinander, bezogen auf
ihre jeweilige senkrechte Auslenkung.
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Überfährt das Fahrzeug z. B. auf der -rechten Seite eine Ilindernisstufe,
so nimmt zunächst die gedachte Vorderachse zwischen den
beiden Mittelpunkten
der Räder 3 und 4 einen Winkel gG gegen die waagerechte Ebene ein. In diesem Augenblick
nimmt der Fahrzeugrahmen den Winkel oc / 2 ein, während die gedachte Hinterachse
zwischen den Mittelpunkten der Räder 5 und 6 noch waagerecht, also parallel zur
waagerechten Ebene liegt. (All dies vorausgesetzt, daß sich das Fahrzeug gerade
auf einer waagerechten Ebene, auf welches das genannte Hindernis zu überwinden ist,
bewegt. ) Fährt das rechte Hinterrad auf das Hindernis, so nehmen Fahrzeugrahmen
und die gedachte Hinterachse den Winkel p zur waagerechten Ebene ein. Bei stillstehendem
Differentialgehäuse 14 bildet also der Fahrzeugrahmen jeweils die Winkelhalbierende
zwischen den beiden gedachten Radachsen.
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Dies bedeutet ein wesentlich besseres Verhalten des Fahrzeuges beim
Überfahren von Steinen, Schwellen und anderen Hindernissen als bei den bisher bekannten
Fahrzeugen ohne federnde Abstützung, da bei diesen mindestens eine Achse starr mit
dem Fahrzeugkörper verbunden war und demgemäss ihre Winkeländerung gegenüber der
Fahrbahn voll auf den Fahrzeugrahmen übertragen wurde.
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Nun ist das Differentialgehäuse 14 über ein Ritzel 15 durch einen
Ölmotor 16 bewegbar. Somit kann die Neigung des Fahrzeugrahmens zur Winkelhalbierenden
der beiden gedachten Radachsen verändert werden, wenn für die Steuerung des Ölmotors
16 ein entsprechendes Stellglied 17 vorgesehen ist, d. h., der Fahrzeugrahmen kann
jeweils waagerecht eingestellt werden.
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In der Welle 11 ist, wenn es sich um ein Fahrzeug mit Knicklenkung
handelt, noch ein Kardangelenk 18 vorgesehen.
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Däs über einen nachstehend noch zu beschreibenden Hydraulikverstärker
auf die Verstellvorrichtung für die Räder wirkende Stellglied ist, wie in Fig. 3
dargestellt, im wesentlichen eine runde massive
Scheibe 21, die
quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges im Fahrzeugrahmen um. ihren Mittelpunkt 22
schwenkbar aufgehängt ist. Diese Scheibe 21 ist exzentrisch über eine als Dämpfungsglied
dienende Feder 23 an ein Pendel 24 angehängt, das seinerseits im Punkt 25 im Fahrzeugrahmen
aufgehängt ist. Andererseits steht die Scheibe 21 über eine Steuerstange 26, z.
B. mit einem Steuerventil 27 der wie gesagt nachstehend noch zu beschreibenden Hydraulik
in Verbindung.
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Das Pendel 24 reagiert auf Neigungen des Fahrzeugrahmens und schwingt
quer zur Fahrzeuglängsachse. Seine-Auslenkung wird über die Feder 23, die im Ruhezustand
entspannt ist, auf die Scheibe 21 übertragen. Die hierdurch bewirkte Winkeländerung
der Scheibe 21 gegenüber ihrer Ausgangslage wird über die Steuerstange 26 auf den
Steuerschieber 27 eines Steuerventils 28 übertragen.
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Das Steuerventil 28 ist ein Teil einer als Verstärkung dienenden
Hydraulik, deren Schema in Fig. 4 dargestellt ist. Eine von einem Antriebsmotor
29 angetriebene Ölpumpe 30 fördert einen Ölstrom durch das Steuerventil 28. In der
gezeigten Nullstellung fließt der Ölstrom direkt zum Tank 31 zurück, ohne den Ölmotor
16 zu bewegen. Dieser ist in der gezeigten Stellung des Steuerventils 28 blockiert,
so daß er für das Differentialgehäuse 14 praktisch eine Bremse darstellt, so daß
sich dieses nicht bewegen und demgemäss auch der Fahrzeugrahmen seine Lage zur Winkelhalbierenden
der beiden gedachten Radachsen nicht ändern kann. Wird das Steuerventil 28 im Steuerschieber
27, Leaufschlagt durch die Scheibe 21 des Stellgliedes, nach oben, bzw. unten ausgelenkt,
so wird der Ölstrom der Pumpe 30 auf den Ölmotor geschaltet und dieser nach links
bzw. rechts gedreht. wodurch sich wiederum der Fahrzeugrahmen zur Winkelhalbierenden
der gedachten Fahrzeugachse neigt.
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Bei plötzlichen, durch Bodenunebenheiten hervorgerufenen Lageänderungen
des Fahrzeugrahmens quer zur Fahrtrichtung behält die massive Scheibe 21 aufgrund
ihrer großen Massenträgheit ihre Lage
bei, d. h. i es tritt eine
Winkeländerung zwischen ihr und dem Fahrzeugrahmen ein, da sich-der Fahrzeugrahmen
relativ zu ihr bewegt.
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Hierdurch wird wiederum der Steuerschieber 27 betätigt; der einen
Ölstrom- freigibt, welcher über den Ölmotor 16 die Lage des Fahrzeugrahmens so -ändert,
daß die entstandene Winkelabweichung -zwischen der Scheibe 21 und dem- Fahrzeugrahmen
wieder ausgeglichen wird, so daß letzterer wieder seine ursprüngliche Lage einnimmt.
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Da dieses Trägheitssystein einer Langzeitkorrektur bedarf, wird die
Scheibe-21 durch das Pendel 24 über die Feder 23 über längere Zeit hinweg stets
in einer bestimmten Ausgangslage zum Erdbodenmittelpunkts gehalten.
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Da das Pendel 24 bei plötzlichen Fahrzeugquerbewegungen infolge von
Bodenerhebungen oder sonstigen Hindernissen im ersten Augenblick- im Sinne- der
Fahrzeugstabilisierung falsch aus schlägt, muß die Zeitkonstante, die durch die
Scheibe 21 und die Feder 23 gebildet wird, groß sein gegenüber der Schwingungszeit
des Pendels 24. Groß sein bedeutet-hier etwa den Faktor fünf -zehn.
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Dadurch daß sich Änderungen im -Gelände zunächst nur mit der halbes
Winkeländerung auf den Fahrzeugrahmen auswirken, diese Winkeländerung durch das
Stellglied automatisch ausgeglichen wird und dann erst-die Winkeländerung von der
hinteren Achse wiederum auf den Fahrzeugrahmen wirkt, kann sie in schweren Geländen
mit relativ großer Geschwindigkeit gefahren werden. Die Geschwindigkeit kann so
weit gesteigert werden, daß unmittelbar nach der VersteUzeit t das Hinterrad am
Hindernis eintrifft. Dies bedeutet z. B. bei einem Radstand von 2, 50 m und einer
Verstellzeit von einer halben Sekunde eine Geschwindigkeit von 5 m/Sekunde = 18
km/h.
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Neben diesen für den Betrieb des Fahrzenges bervorragenden Eigenschaften
ist die Steuervorrichtung nicht aufwendig und trotzdem robust.
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In Fig. 5 ist schließlich ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemässen
Steuerung an einem geländegängigen Fahrzeug dargestellt und zwar in Geatalt eines
Badladers. Das STellglied könnte bei diesem Beispiel im Motorgehäuse des Fahrzeuges
untergebracht zein.